JPH11339833A - Fuel cell power generating system - Google Patents

Fuel cell power generating system

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Publication number
JPH11339833A
JPH11339833A JP10167745A JP16774598A JPH11339833A JP H11339833 A JPH11339833 A JP H11339833A JP 10167745 A JP10167745 A JP 10167745A JP 16774598 A JP16774598 A JP 16774598A JP H11339833 A JPH11339833 A JP H11339833A
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JP
Japan
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fuel cell
secondary battery
cells
power generator
cell power
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Application number
JP10167745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumasa Takada
和政 高田
Kenji Kurita
健志 栗田
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the number of cells of a secondary battery connected to a fuel cell when load is high for optimum operation, efficiently charge the secondary battery, and enhance the efficiency as a system without increasing cost. SOLUTION: A hybrid fuel cell power generating system comprising a fuel cell 1 and a secondary battery 2 has a shutting off device 3 which connects cells 2a-2v whose output terminals are connected to the fuel cell 1 in parallel of the secondary battery 2 and the fuel cell 1 and shuts off the connection of them, and a control means 4 which controls the shutting off device 3 so that when current load is high, the number of cells of the secondary battery 2 connected to the fuel cell 1 is increased and when current load is low, the number of cells connected to the fuel cell 1 is decreased and the secondary battery 2 is charged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池と2次電
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時に
は前記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前
記2次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの
燃料電池との接続関係を接続および遮断する前記遮断装
置を制御する燃料電池発電装置に関する。
The present invention relates to a hybrid fuel cell power generator comprising a fuel cell and a secondary battery, wherein when the current load is large, the number of cells connected to the secondary battery is increased. When the current load is small, connecting and disconnecting the connection relationship between each cell of the secondary battery and the fuel cell so that the number of cells in the connection relationship of the secondary battery is reduced and the secondary battery is charged. The present invention relates to a fuel cell power generator for controlling a shutoff device.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池と蓄電池等の2次電池のように
放電特性が違う2種類の電池を併用するハイブリッドシ
ステムと呼ばれている燃料電池発電装置は、静粛で無公
害で高効率なエネルギー源である。しかしガス供給の遅
延により燃料電池は、急激な電気エネルギーの消費増に
は対処できない。その為に2次電池を併用することによ
り、電気エネルギーが過度に必要な時はその2次電池よ
り電気エネルギーを供給し、その逆の場合においては、
燃料電池の過剰なエネルギーを充電エネルギーとして2
次電池に蓄える。
2. Description of the Related Art A fuel cell power generation system called a hybrid system using two types of batteries having different discharge characteristics, such as a fuel cell and a secondary battery such as a storage battery, is a quiet, non-polluting and highly efficient energy source. Source. However, due to the delay in gas supply, fuel cells cannot cope with the sudden increase in electric energy consumption. By using a secondary battery for that purpose, when the electrical energy is excessively necessary, the electrical energy is supplied from the secondary battery, and vice versa.
Using excess energy of fuel cell as charging energy 2
Store it in the next battery.

【0003】従来、このようなシステムには図9に示さ
れるように燃料電池Fと2次電池Sとの間にDCコンバ
ータDCを接続させたもの(特開平7−153474)
や、電流負荷が高すぎる時燃料電池又2次電池の電力供
給ラインを遮断する装置を有するものがあった。
Conventionally, such a system has a DC converter DC connected between a fuel cell F and a secondary battery S as shown in FIG. 9 (JP-A-7-153474).
Also, some have a device that cuts off the power supply line of the fuel cell or the secondary battery when the current load is too high.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の前者
のDCコンバータを接続する場合、単純にDCコンバー
タを接続した時には、燃料電池の端子電圧の低下を防げ
ないとともに、又DCコンバータに特殊な制御手段を付
加し、燃料電池の端子電圧を一定範囲内に納めれるよう
にした場合においても、DCコンバータによる効率低下
分だけ燃料電池の出力が減ることになり、コスト高にな
るという問題があった。
However, when the conventional DC converter is connected, simply connecting the DC converter does not prevent a decrease in the terminal voltage of the fuel cell and also requires special control for the DC converter. Even when the means is added so that the terminal voltage of the fuel cell can be kept within a certain range, the output of the fuel cell is reduced by the decrease in efficiency due to the DC converter, and there is a problem that the cost increases. .

【0005】後者の遮断装置を用いる場合、燃料電池を
電力供給ラインから切り離してしまうと、効率よく燃料
電池を利用することができないとともに、又2次電池側
に複数個の遮断装置を開放し、2次電池側の電圧を低く
し、充電電流を流れやすくした場合でも、ある特定の2
次電池しか充電されず、2次電池のセルによって充電量
がアンバランスになってしまうという問題があった。
In the case of using the latter shut-off device, if the fuel cell is disconnected from the power supply line, the fuel cell cannot be used efficiently, and a plurality of shut-off devices are opened on the secondary battery side. Even when the voltage on the secondary battery side is lowered to make the charging current flow easily,
There is a problem that only the secondary battery is charged, and the amount of charge becomes unbalanced depending on the cells of the secondary battery.

【0006】そこで本発明者は、燃料電池と2次電池と
から成るハイブリッド型の燃料電池発電装置において、
電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係にある
セル数を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を少なくして前記2
次電池が充電されるように前記2次電池の各セルの前記
燃料電池との接続関係を接続および遮断する遮断装置を
制御するという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究
開発を重ねた結果、負荷が大きい場合には2次電池の接
続するセル数を増やして最適な運転状態にし、効率良く
2次電池を充電するとともに、コスト高を抑えつつ、シ
ステムとしての効率を高めるという目的を達成する本発
明に到達した。
Accordingly, the present inventor has proposed a hybrid fuel cell power generator comprising a fuel cell and a secondary battery,
When the current load is large, the number of cells connected to the secondary battery is increased, and when the current load is small, the number of cells connected to the secondary battery is reduced,
Focusing on the technical idea of the present invention of controlling a shut-off device for connecting and shutting off the connection relationship between each cell of the secondary battery and the fuel cell so that the secondary battery is charged, further research and development have been repeated. As a result, when the load is large, the purpose is to increase the number of cells connected to the secondary battery to achieve an optimal operation state, charge the secondary battery efficiently, and increase the efficiency of the system while suppressing cost increase. Achieved invention reached.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明(請求項1に記載
の第1発明)の燃料電池発電装置は、燃料電池と2次電
池とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置におい
て、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関係を接続
および遮断する遮断装置と、電流負荷が大きい時には前
記2次電池の接続関係にあるセル数を多くするととも
に、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接続関係に
あるセル数を少なくして前記2次電池が充電されるよう
に前記遮断装置を制御する制御手段とを備えているもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell power generation apparatus comprising a fuel cell and a secondary battery. A shutoff device for connecting and shutting off the connection relationship between the cells of the battery and the fuel cell, and increasing the number of cells in the connection relationship of the secondary battery when the current load is large, and connecting the secondary battery when the current load is small. Control means for controlling the shut-off device so that the number of cells in a connection relationship is reduced and the secondary battery is charged.

【0008】本発明(請求項2に記載の第2発明)の燃
料電池発電装置は、前記第1発明において、前記遮断装
置の出力端子が、前記燃料電池に並列に接続されている
ものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell power generator according to the first aspect, wherein an output terminal of the shutoff device is connected in parallel to the fuel cell. .

【0009】本発明(請求項3に記載の第3発明)の燃
料電池発電装置は、前記第2発明において、前記燃料電
池の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を
備えていることを特徴とする燃料電池発電装置。もので
ある。
The fuel cell power generator according to the present invention (third invention according to claim 3) according to the second invention, further comprises detecting means for detecting the voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery. A fuel cell power generator characterized by the above-mentioned. Things.

【0010】本発明(請求項4に記載の第4発明)の燃
料電池発電装置は、前記第3発明において、前記制御手
段が、検出された前記燃料電池の電圧および2次電池の
各電圧から電流負荷の大きさを判定するように構成され
ているものである。
[0010] In the fuel cell power generator according to the present invention (fourth aspect of the present invention), in the third aspect, the control means may be configured to determine the voltage of the fuel cell and the respective voltages of the secondary battery. It is configured to determine the magnitude of the current load.

【0011】本発明(請求項5に記載の第5発明)の燃
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された各セルの両端にそれぞれスイッチ
要素が接続され、前記制御手段が、電流負荷の大きさに
応じて前記スイッチ要素の接続関係を制御するように構
成されているものである。
In the fuel cell power generator according to the present invention (fifth invention according to claim 5), in the fourth invention, switch elements are respectively connected to both ends of each series-connected cell of the secondary battery. The control means is configured to control a connection relation of the switch elements according to a magnitude of a current load.

【0012】本発明(請求項6に記載の第6発明)の燃
料電池発電装置は、前記第4発明において、前記2次電
池の直列に接続された複数のセル群が互いに並列に接続
され、各セル群の一端にスイッチ要素が配設され、前記
制御手段が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設
した前記スイッチ要素の接続関係を制御することによ
り、前記2次電池の接続関係にあるセル数を制御するよ
うに構成されているものである。
[0012] In the fuel cell power generator according to the present invention (a sixth invention according to a sixth aspect), in the fourth invention, a plurality of series-connected cell groups of the secondary battery are connected in parallel with each other, A switch element is provided at one end of each cell group, and the control means controls a connection relationship of the switch elements provided at one end of each cell group in accordance with a current load, thereby enabling the secondary battery to be connected. It is configured to control the number of cells in a connection relationship.

【0013】[0013]

【発明の作用および効果】上記構成より成る第1発明の
燃料電池発電装置は、前記制御手段が、電流負荷が大き
い時には前記2次電池の接続関係にあるセル数を多くす
るとともに、電流負荷が小さい時には前記2次電池の接
続関係にあるセル数を少なくして前記2次電池が充電さ
れるように、前記2次電池のセルの燃料電池との接続関
係を接続および遮断する前記遮断装置を制御するので、
電流負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にして、
コスト高を抑制し、システムとしての効率を高めるとい
う効果を奏する。
In the fuel cell power generator according to the first aspect of the present invention, the control means increases the number of cells connected to the secondary battery when the current load is large, and reduces the current load. When the battery is small, the shut-off device for connecting and shutting off the connection of the cell of the secondary battery with the fuel cell so that the number of cells connected to the secondary battery is reduced and the secondary battery is charged. Control,
Enables the supply of electrical input / output corresponding to the current load,
This has the effect of suppressing high costs and increasing the efficiency of the system.

【0014】上記構成より成る第2発明の燃料電池発電
装置は、前記第1発明において、前記遮断装置の出力端
子が、前記燃料電池に並列に接続されているので、電流
負荷に対応した電気的入出力の供給を可能にするという
効果を奏する。
[0014] In the fuel cell power generator according to the second aspect of the present invention, the output terminal of the shut-off device is connected in parallel to the fuel cell in the first aspect of the invention. There is an effect that input / output can be supplied.

【0015】上記構成より成る第3発明の燃料電池発電
装置は、前記第2発明において、前記検出手段が、前記
燃料電池の電圧および2次電池の各電圧を検出するの
で、電流負荷に応じた電気的入出力の供給を可能にする
という効果を奏する。
In the fuel cell power generator according to the third aspect of the present invention, the detecting means detects the voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery in the second aspect of the invention, so that the detection means is adapted to the current load. This has the effect of enabling the supply of electrical input and output.

【0016】上記構成より成る第4発明の燃料電池発電
装置は、前記第3発明において、前記制御手段が、検出
された前記燃料電池の電圧および2次電池の各電圧から
電流負荷の大きさを判定するので、電流負荷に応じたま
たは一定の電流負荷を基準にした電気的入出力の供給を
可能にするという効果を奏する。
In the fuel cell power generator according to a fourth aspect of the present invention, the control means according to the third aspect, wherein the control means determines the magnitude of the current load from the detected voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery. Since the determination is made, there is an effect that it is possible to supply the electrical input / output according to the current load or based on the constant current load.

【0017】上記構成より成る第5発明の燃料電池発電
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷の大きさに応じて、前記2次電池の直列に接続され
た各セルの両端にそれぞれ接続された前記スイッチ要素
の接続関係を制御するので、電流負荷に応じた電気的入
出力の供給を実現するという効果を奏する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fuel cell power generator according to the fourth aspect of the present invention, the control means may control each of the series-connected cells of the secondary battery in accordance with a magnitude of a current load. Since the connection relation of the switch elements connected to both ends is controlled, an effect of realizing the supply of the electric input / output according to the current load is achieved.

【0018】上記構成より成る第6発明の燃料電池発電
装置は、前記第4発明において、前記制御手段が、電流
負荷に対応して前記2次電池の直列に接続され互いに並
列に接続されたセル群の一端に配設されたスイッチ要素
の接続関係を制御することにより、前記2次電池の接続
関係にあるセル数を制御するので、一定の電流負荷を基
準にした電気的入出力の供給を実現するという効果を奏
する。
The fuel cell power generator according to a sixth aspect of the present invention is the fuel cell power generator according to the fourth aspect, wherein the control means is connected in series with the secondary batteries corresponding to a current load and connected in parallel with each other. By controlling the connection relation of the switch elements disposed at one end of the group, the number of cells in the connection relation of the secondary battery is controlled, so that the supply of electric input / output based on a constant current load is performed. This has the effect of realizing it.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention are described below.
This will be described with reference to the drawings.

【0020】(第1実施形態)本第1実施形態の燃料電
池発電装置は、図1に示されるように燃料電池1と2次
電池2とから成るハイブリッド型の燃料電池発電装置に
おいて、出力端子が前記燃料電池1に並列に接続され前
記2次電池2の各セル2a〜2vの前記燃料電池1との
接続関係を接続および遮断する遮断装置3と、電流負荷
が大きい時には前記2次電池2の接続関係にあるセル数
を多くするとともに、電流負荷が小さい時には前記2次
電池2の接続関係にあるセル数を少なくして前記2次電
池2が充電されるように前記遮断装置3を制御する制御
手段4とを備えているものである。
(First Embodiment) A fuel cell power generator according to a first embodiment is an output terminal of a hybrid fuel cell power generator including a fuel cell 1 and a secondary battery 2 as shown in FIG. Are connected in parallel to the fuel cell 1 and connect and disconnect the cells 2a to 2v of the rechargeable battery 2 to and from the fuel cell 1, and the rechargeable battery 2 when the current load is large. Control the shut-off device 3 so as to charge the secondary battery 2 by reducing the number of cells in the connection relationship with the secondary battery 2 when the current load is small while increasing the number of cells in the connection relationship. And control means 4 for performing the operation.

【0021】本第1実施形態の燃料電池発電装置は、前
記燃料電池1と2次電池2と多数の遮断装置3又は多チ
ャンネル機能を有する遮断装置3とを備え、前記2次電
池2の各セルの端子を前記遮断装置3に接続し、該遮断
装置3の出力端子を前記燃料電池1に並列に接続されて
なる燃料電池発電装置である。
The fuel cell power generator according to the first embodiment includes the fuel cell 1, the secondary battery 2 and a plurality of shut-off devices 3 or shut-off devices 3 having a multi-channel function. This is a fuel cell power generator in which a cell terminal is connected to the shutoff device 3 and an output terminal of the shutoff device 3 is connected in parallel to the fuel cell 1.

【0022】本第1実施形態においては、前記燃料電池
の電圧および2次電池の各電圧を検出する検出手段を構
成する電圧センサを備え、前記燃料電池1の電圧および
前記2次電池2の各電圧を各々検出するように構成され
ている。
In the first embodiment, a voltage sensor which constitutes a detecting means for detecting the voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery is provided, and the voltage of the fuel cell 1 and each voltage of the secondary battery 2 are provided. Each is configured to detect a voltage.

【0023】前記制御手段4が、検出された前記燃料電
池1の電圧および2次電池2の各電圧から電流負荷の大
きさを判定するように構成され、前記2次電池2の直列
に接続された各セルの両端にそれぞれ前記遮断装置3の
各スイッチ要素3aないし3wが接続され、前記制御手
段4が、電流負荷の大きさに応じて前記スイッチ要素の
接続関係を制御するように構成されているものである。
The control means 4 is configured to determine the magnitude of the current load from the detected voltage of the fuel cell 1 and each voltage of the secondary battery 2, and is connected in series with the secondary battery 2. Each of the switch elements 3a to 3w of the shutoff device 3 is connected to both ends of each of the cells, and the control means 4 is configured to control the connection relation of the switch elements according to the magnitude of the current load. Is what it is.

【0024】すなわち前記燃料電池1の電圧および前記
2次電池2の各電圧を各々検出し、電流負荷が大きい時
には前記2次電池2のセル数を多くし、負荷に対応でき
るようにするときともに、電流負荷が小さい時には、前
記2次電池のセル数を少なくし、該2次電池2への充電
電流がより多く流れるような前記多チャンネル遮断装置
3又は複数個の遮断装置3を制御する制御手段4を設け
たことである。
That is, the voltage of the fuel cell 1 and each voltage of the secondary battery 2 are detected, and when the current load is large, the number of cells of the secondary battery 2 is increased so as to cope with the load. When the current load is small, the number of cells of the secondary battery is reduced, and the multi-channel interrupting device 3 or the plurality of interrupting devices 3 is controlled so that the charging current to the secondary battery 2 flows more. That is, means 4 is provided.

【0025】前記燃料電池1は、図1に示されるように
アルカリ型または固体高分子型等の燃料電池1によって
構成され、該燃料電池1の出力端子および再充電可能な
2次電池の各セル2a〜2vの端子に多チャンネル遮断
装置3が接続されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is constituted by a fuel cell 1 of an alkaline type, a solid polymer type or the like, and an output terminal of the fuel cell 1 and each cell of a rechargeable secondary battery. The multi-channel cutoff device 3 is connected to terminals 2a to 2v.

【0026】前記多チャンネル遮断装置3の出力端子
は、電動モータ等により構成される電流負荷5の端子に
直列に接続されている。制御手段4を構成するブロック
は、前記燃料電池1の出力端子および前記2次電池構成
ブロック2に並列に接続されている。
An output terminal of the multi-channel cutoff device 3 is connected in series to a terminal of a current load 5 constituted by an electric motor or the like. The block constituting the control means 4 is connected in parallel to the output terminal of the fuel cell 1 and the secondary battery building block 2.

【0027】また前記制御手段4を構成する制御ブロッ
クは、本第1実施形態に従った前記多チャンネル遮断装
置3をコントロールするとともに、一般に知られている
前記燃料電池1への水素供給および温度の制御等を行う
ものである。
A control block constituting the control means 4 controls the multi-channel cut-off device 3 according to the first embodiment, and supplies hydrogen to the generally known fuel cell 1 and measures the temperature. It performs control and the like.

【0028】上記構成より成る第1実施形態の燃料電池
発電装置は、前記制御手段4がハイブリッドシステムと
しての電流負荷が所定値以上の時は、多チャンネル遮断
装置3の各スイッチ要素の切り換えによって、より多く
の2次電池2のセルを接続するようにし、所定値以下の
時は、同遮断装置3の切り換えによって、より少ない2
次電池2のセルに接続するようにする。
In the fuel cell power generator according to the first embodiment having the above-described configuration, when the current load of the hybrid system is equal to or more than a predetermined value, the control means 4 switches each switch element of the multi-channel cutoff device 3 to switch the switch. When more cells of the secondary battery 2 are connected, and when the value is equal to or less than a predetermined value, switching of the shutoff device 3 causes a smaller number of cells to be connected.
The secondary battery 2 is connected to the cell.

【0029】この場合前記2次電池2の各セル2a〜2
vに接続された電圧センサからの情報を基にバランス良
く充電されるように前記多チャンネル遮断装置3によっ
て、任意の2次電池2のセル2a〜2vに充電電流が流
れるようにする。
In this case, each cell 2a-2 of the secondary battery 2
The multi-channel cutoff device 3 allows a charging current to flow to any of the cells 2a to 2v of the secondary battery 2 so as to be charged in a well-balanced manner based on information from a voltage sensor connected to v.

【0030】始動の際は、前記多チャンネル遮断装置3
によって前記2次電池2が最大のセル数となるように負
荷を接続する。この際、前記燃料電池1は、前記負荷5
とは接続されておらず、暖機運転が行われている。燃料
電池1が安定したとき、初めて負荷5と接続される。
At the time of starting, the multi-channel cutoff device 3
Thus, the load is connected so that the secondary battery 2 has the maximum number of cells. At this time, the fuel cell 1 is connected to the load 5
Is not connected, and the warm-up operation is being performed. When the fuel cell 1 is stabilized, it is connected to the load 5 for the first time.

【0031】この後、アイドリング状態のような負荷が
小さい場合には、前記多チャンネル遮断装置3によって
前記負荷5に接続されている前記2次電池2のセル数を
減らすことにより、前記燃料電池1の電圧に比べて前記
2次電池2の電圧が低くなり、始動時等に大量に放電さ
れた前記2次電池に大きな充電電流が流れるようにな
る。
Thereafter, when the load is small such as in an idling state, the number of cells of the secondary battery 2 connected to the load 5 is reduced by the multi-channel cutoff device 3 so that the fuel cell 1 , The voltage of the secondary battery 2 becomes lower, and a large charging current flows through the secondary battery discharged in large quantities at the time of starting or the like.

【0032】この際、前記2次電池2の各セルに接続さ
れた2次電池電圧センサの情報を制御ブロック4に取り
込むことにより、どのセルを充電させるか演算する。
At this time, information of the secondary battery voltage sensor connected to each cell of the secondary battery 2 is taken into the control block 4 to calculate which cell is to be charged.

【0033】図2および図3を用いて、本第1実施形態
における充放電制御動作について詳述する。前記2次電
池2のセルの個数を、図3に示されるように(1)、
(2)、(3)の3段階に切り換える場合について説明
する。
The charge / discharge control operation in the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the number of cells of the secondary battery 2 is (1),
A description will be given of a case of switching to the three stages (2) and (3).

【0034】図2(a)に示されるように時刻0ないし
時刻t1 においては、車両は停止しているが、FCを発
電するためにA1 kw必要なため、FCからA1 kw持
ち出される。必要な電力が小さいので(3)の特性にな
るように2次電池2のセルの個数を制御する。
[0034] At time 0 to time t 1 as shown in FIG. 2 (a), the vehicle is stopped, but because in order to power the FC A 1 kw necessary, brought out A 1 kw from FC . Since the required power is small, the number of cells of the secondary battery 2 is controlled so as to obtain the characteristic (3).

【0035】FCと(3)の特性の差分だけ前記2次電
池2に充電される。したがって図2(c)に示される斜
線と太実線の差分だけより多く充電される。
The secondary battery 2 is charged by the difference between FC and the characteristic of (3). Therefore, the battery is charged more by the difference between the oblique line and the thick solid line shown in FIG.

【0036】時刻t1 ないし時刻t3 においては、車両
が加速しているため、(1)になるように前記2次電池
2のセルの個数を切り換える。このモードの場合特に前
記2次電池2のセルの個数を制御しない従来のシステム
と変わらない。
From time t 1 to time t 3 , since the vehicle is accelerating, the number of cells of the secondary battery 2 is switched so as to become (1). This mode is not different from the conventional system in which the number of cells of the secondary battery 2 is not particularly controlled.

【0037】時刻t3 ないし時刻t4 においては、定速
走行状態であり、必要な電力が減少するので、(2)の
ように切り換える図2(c)に示される斜線と点線の差
分だけ従来のシステムよりも多く充電できる。
[0037] At time t 3 to time t 4, a constant-speed running condition, since the power required is reduced, only the hatched and dotted difference shown in FIG. 2 (c) switched as (2) conventional It can charge more than the system.

【0038】時刻t4 ないし時刻t5 においては、減速
モードであり、定速走行モードと同様に図2(c)に示
される斜線と点線の差分だけ多く充電出来る。
From the time t 4 to the time t 5 , the vehicle is in the deceleration mode, and as in the case of the constant speed traveling mode, the battery can be charged by the difference between the hatched and dotted lines shown in FIG. 2C.

【0039】時刻t5 ないし時刻t6 においては、停止
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
[0039] At time t 5 to time t 6 is the stop mode, switched as for the idle state (3). The battery can be charged more by the difference between the oblique line and the thick solid line shown in FIG.

【0040】本第1実施形態における制御フローは、図
4に示されるものである。
The control flow in the first embodiment is shown in FIG.

【0041】上記作用を奏する本第1実施形態の燃料電
池発電装置は、上述したように効率良く前記2次電池を
充電するとともに、又負荷が大きい場合には接続する前
記2次電池2にとって最適な運転状態となるようにし、
システムとしての効率を上げるという効果を奏する。
The fuel cell power generation device according to the first embodiment having the above-described operation efficiently charges the secondary battery as described above, and is optimal for the connected secondary battery 2 when the load is large. To make sure that
This has the effect of increasing the efficiency of the system.

【0042】また本第1実施形態の燃料電池発電装置
は、大きな電流負荷が必要な時においても前記燃料電池
1の出力電圧を一定値以上に保ち、効率の良い作動状態
を接続することが可能であるとともに、小さな電流負荷
の時には先述の方法により、効率よく前記2次電池2の
充電が行える為にシステムとしての効率も上がるという
効果を奏する。
The fuel cell power generator according to the first embodiment can maintain an output voltage of the fuel cell 1 at a certain value or more even when a large current load is required, and can connect an efficient operation state. In addition, at the time of a small current load, the above-described method can efficiently charge the secondary battery 2, and thus has an effect of increasing the efficiency of the system.

【0043】(第2実施形態)本第2実施形態の燃料電
池発電装置は、図5に示されるように上述した第1実施
形態における前記制御手段4を2次電池の充電効率に的
を絞って、より低コストで簡便な制御を目指した簡易型
の燃料電池発電装置ハイブリッドシステムに関するもの
である。
(Second Embodiment) In the fuel cell power generator of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the control means 4 in the first embodiment is focused on the charging efficiency of the secondary battery. Further, the present invention relates to a simplified fuel cell power generation system hybrid system aiming at lower cost and simpler control.

【0044】本第2実施形態の燃料電池発電装置は、図
5に示されるように前記2次電池2の直列に接続された
複数のセル群が互いに並列に接続され、各セル群の一端
に遮断装置3のスイッチ要素が配設され、前記制御手段
4が、電流負荷に対応して各セル群の一端に配設した前
記スイッチ要素の接続関係を制御することにより、前記
2次電池の接続関係にあるセル数を制御するように構成
されているものである。
In the fuel cell power generator according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, a plurality of cell groups connected in series of the secondary battery 2 are connected in parallel with each other, and one end of each cell group is connected to one end of each cell group. A switch element of the shutoff device 3 is provided, and the control means 4 controls a connection relationship of the switch element provided at one end of each cell group in accordance with a current load, thereby connecting the secondary battery. It is configured to control the number of related cells.

【0045】すなわち図5に示されるように前記2次電
池2の出力端子と、前記燃料電池1の出力端子を並列に
接続し、前記2次電池のセルを半分ずつに分割する第2
のスイッチ要素32とその各々の2次電池ブロック(セ
ル群2aないし2j、2kないし2v)21、22を並
列に接続する為の遮断装置の第1および第2のスイッチ
要素31、32を備えた制御システムである。
That is, as shown in FIG. 5, the output terminal of the secondary battery 2 and the output terminal of the fuel cell 1 are connected in parallel, and the second terminal for dividing the cells of the secondary battery into two halves.
Switch element 32 and the first and second switch elements 31, 32 of the shut-off device for connecting the respective secondary battery blocks (cell groups 2a to 2j, 2k to 2v) 21, 22 in parallel. It is a control system.

【0046】負荷が大きい場合には、第1のスイッチ要
素31を開放し前記第2のスイッチ要素32を前記2次
電池ブロック2K側へ接続することにより、前記2次電
池2全てが直列に接続することにより出力を上げる。逆
に負荷が小さい場合には2次電池の充電の為前記第1の
スイッチ要素31を接続、前記第2のスイッチ要素32
を2v側へ接続することにより、前記2次電池2の電圧
が1/2となる。
When the load is large, the first switch element 31 is opened and the second switch element 32 is connected to the secondary battery block 2K, so that all of the secondary batteries 2 are connected in series. To increase the output. Conversely, when the load is small, the first switch element 31 is connected to charge the secondary battery, and the second switch element 32
Is connected to the 2v side, the voltage of the secondary battery 2 becomes 1/2.

【0047】図2、図3、図6および図7を用いて、本
第2実施形態における充放電制御動作について詳述す
る。本第2実施形態においては、前記2次電池2のセル
の個数を、図2(e)および図3に示されるように
(1)または(3)の2段階に切り換える場合について
説明する。
The charge / discharge control operation according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, 6, and 7. In the second embodiment, a case where the number of cells of the secondary battery 2 is switched between two stages (1) or (3) as shown in FIGS. 2 (e) and 3 will be described.

【0048】図2(a)に示されるように時刻0ないし
時刻t1 においては、車両の停止モードであり、アイド
リング状態状態となるため充電モードと判断し、前記2
次電池2の半分のセルだけ接続し、そのため(3)のよ
うな特性となるので、図2(c)に示される斜線と太実
線の差分だけより多く充電される。
As shown in FIG. 2A, from time 0 to time t 1 , the vehicle is in the stop mode, and the vehicle is in the idling state.
Since only half the cells of the secondary battery 2 are connected, and the characteristics shown in (3) are obtained, the battery is charged more by the difference between the oblique line and the thick solid line shown in FIG. 2C.

【0049】時刻t1 ないし時刻t3 においては、車両
の加速モードであり、電力が最大限必要となるので、
(1)の特性になるように前記2次電池2の全てのセル
を接続し、従来のシステムと充電効率は変わらない。
From time t 1 to time t 3 , the vehicle is in the acceleration mode, and the maximum power is required.
All the cells of the secondary battery 2 are connected so as to have the characteristic (1), and the charging efficiency is the same as that of the conventional system.

【0050】時刻t3 ないし時刻t4 においては、定速
走行状態であり、2段階しか切り替わらないので、この
モードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、
従来のシステムと充電効率は変わらない。
From time t 3 to time t 4 , the vehicle is traveling at a constant speed and only two stages are switched. In this mode, all the cells of the secondary battery 2 are connected.
The charging efficiency is the same as the conventional system.

【0051】時刻t4 ないし時刻t5 においては、減速
モードであり、2段階しか切り替わらないので、このモ
ードの場合も前記2次電池2の全てのセルを接続し、従
来のシステムと充電効率は変わらない。
From time t 4 to time t 5 , the mode is the deceleration mode, and only two stages are switched. In this mode, all the cells of the secondary battery 2 are connected, and the charging efficiency of the conventional system is lower than that of the conventional system. does not change.

【0052】時刻t5 ないし時刻t6 においては、停止
モードであり、アイドリング状態となる為(3)のよう
に切り換える。図2(c)に示される斜線と太実線の差
分だけより多く充電できる。
From time t 5 to time t 6 , the mode is the stop mode, and the system is switched to the idle mode as shown in (3). The battery can be charged more by the difference between the oblique line and the thick solid line shown in FIG.

【0053】本第2実施形態における制御フローは、図
8に示されるものである。
The control flow in the second embodiment is shown in FIG.

【0054】上記作用を奏する第2実施形態の燃料電池
発電装置は、前記制御手段4が、電流負荷に対応して前
記2次電池2の直列に接続され互いに並列に接続された
セル群の一端に配設されたスイッチ要素の接続関係を制
御することにより、前記2次電池の接続関係にあるセル
数を制御するので、一定の電流負荷を基準にした電気的
入出力の供給を実現するとともに、大きな充電電流が前
記2次電池2に流れるようになり、効率良く充電できる
という効果を奏する。
In the fuel cell power generator according to the second embodiment having the above-described operation, the control means 4 is connected to one end of a cell group connected in series with the secondary batteries 2 in parallel with each other in response to a current load. By controlling the connection relationship of the switch elements disposed in the battery cell, the number of cells in the connection relationship of the secondary battery is controlled, thereby realizing the supply of electrical input / output based on a constant current load. As a result, a large charging current flows to the secondary battery 2, which has an effect that charging can be performed efficiently.

【0055】また第2実施形態の燃料電池発電装置は、
前記制御手段4を2次電池の充電効率に的を絞って、よ
り低コストで簡便な制御を実現するという効果を奏す
る。
The fuel cell power generator according to the second embodiment
By controlling the control means 4 to the charging efficiency of the secondary battery, it is possible to achieve a simpler control at a lower cost.

【0056】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
The above-described embodiments are exemplarily described for explanation, and the present invention is not limited to these embodiments. Those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention, and the drawings. Modifications and additions are possible without departing from the technical idea of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の燃料電池発電装置を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a fuel cell power generator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本第1実施形態および第2実施形態の燃料電池
発電装置における各部の波形を示すタイムチャート図で
ある。
FIG. 2 is a time chart showing waveforms at various points in the fuel cell power generator according to the first and second embodiments.

【図3】本第1実施形態における電流−電圧特性を示す
線図である。
FIG. 3 is a diagram showing current-voltage characteristics in the first embodiment.

【図4】本第1実施形態における制御フローを示すチャ
ート図である。
FIG. 4 is a chart showing a control flow in the first embodiment.

【図5】本発明の第2実施形態の燃料電池発電装置を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a fuel cell power generator according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本第2実施形態における電流−電圧特性を示す
線図である。
FIG. 6 is a diagram showing current-voltage characteristics in the second embodiment.

【図7】本第2実施形態における負荷変動時の制御を示
す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing control at the time of a load change in the second embodiment.

【図8】本第2実施形態における制御フローを示すチャ
ート図である。
FIG. 8 is a chart showing a control flow according to the second embodiment.

【図9】従来の燃料電池発電装置を示すブロック図であ
る。
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池 2 2次電池 2a〜2v セル 3 遮断装置 4 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Secondary battery 2a-2v cell 3 Interruption device 4 Control means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池と2次電池とから成るハイブリ
ッド型の燃料電池発電装置において、 前記2次電池のセルの燃料電池との接続関係を接続およ
び遮断する遮断装置と、 電流負荷が大きい時には前記2次電池の接続関係にある
セル数を多くするようにするとともに、電流負荷が小さ
い時には前記2次電池の接続関係にあるセル数を少なく
して前記2次電池が充電されるように前記遮断装置を制
御する制御手段とを備えていることを特徴とする燃料電
池発電装置。
1. A hybrid fuel cell power generator comprising a fuel cell and a secondary battery, comprising: a disconnecting device for connecting and disconnecting a connection relationship between cells of the secondary battery to the fuel cell; The number of cells in the connection relationship of the secondary battery is increased, and when the current load is small, the number of cells in the connection relationship of the secondary battery is reduced to charge the secondary battery. Control means for controlling the shut-off device.
【請求項2】 請求項1において、 前記遮断装置の出力端子が、前記燃料電池に並列に接続
されていることを特徴とする燃料電池発電装置。
2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein an output terminal of the shutoff device is connected in parallel with the fuel cell.
【請求項3】 請求項2において、 前記燃料電池の電圧および2次電池の各電圧を検出する
検出手段を備えていることを特徴とする燃料電池発電装
置。
3. The fuel cell power generator according to claim 2, further comprising a detecting unit that detects a voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery.
【請求項4】 請求項3において、 前記制御手段が、検出された前記燃料電池の電圧および
2次電池の各電圧から電流負荷の大きさを判定するよう
に構成されていることを特徴とする燃料電池発電装置。
4. The fuel cell system according to claim 3, wherein the control means is configured to determine the magnitude of the current load from the detected voltage of the fuel cell and each voltage of the secondary battery. Fuel cell power generator.
【請求項5】 請求項4において、 前記2次電池の直列に接続された各セルの両端にそれぞ
れスイッチ要素が接続され、 前記制御手段が、電流負荷の大きさに応じて前記スイッ
チ要素の接続関係を制御するように構成されていること
を特徴とする燃料電池発電装置。
5. The switch according to claim 4, wherein a switch element is connected to both ends of each of the cells connected in series of the secondary battery, and wherein the control means connects the switch element according to a magnitude of a current load. A fuel cell power generator, wherein the relation is controlled.
【請求項6】 請求項4において、 前記2次電池の直列に接続された複数のセル群が互いに
並列に接続され、 各セル群の一端にスイッチ要素が配設され、 前記制御手段が、電流負荷に対応して各セル群の一端に
配設した前記スイッチ要素の接続関係を制御することに
より、前記2次電池の接続関係にあるセル数を制御する
ように構成されていることを特徴とする燃料電池発電装
置。
6. The cell according to claim 4, wherein a plurality of cell groups connected in series of the secondary battery are connected in parallel with each other, and a switch element is provided at one end of each cell group. By controlling the connection relationship of the switch elements disposed at one end of each cell group corresponding to the load, the number of cells in the connection relationship of the secondary batteries is controlled. Fuel cell power plant.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141092A (en) * 2000-11-01 2002-05-17 Equos Research Co Ltd Control method of fuel cell device
KR100661655B1 (en) 2004-10-15 2006-12-26 삼성전자주식회사 Apparatus of supplying power

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